激波管燃烧条件下典型燃料多环芳香烃排放影响因素分析

在正庚烷、癸酸甲酯机理的基础上,构筑包含多环芳香烃(PAHs)生成过程的两种机理,通过与实验数据的对比验证机理的有效性,考察燃料特性、当量比、初始温度、初始压力对多环芳香烃生成过程的影响。研究结果表明,两种新机理计算得到的中间自由基、着火延时、主产物浓度分布与实验数据吻合良好,可以用来模拟燃料的点火燃烧过程;正庚烷和癸酸甲酯火焰中的多环芳香烃浓度在温度升高率最大时达到最高值,多环芳香烃各组分达到峰值浓度所需的反应时间随初始温度的增大而减小;多环芳香烃各组分峰值浓度均随当量比的减小而降低;随初始压力的增大,多环芳香烃各组分峰值浓度出现的时刻略有提前;与癸酸甲酯相比,正庚烷燃烧过程中更易产生多环芳香烃。     

基于敏感性分析的生物柴油简化机理研究

基于敏感性分析和反应速率分析,提出了一种简化的生物柴油替代机理。该简化机理由50个组分和81个基元反应组成。通过与详细机理的对比分析,得出该简化机理缸内压力、温度曲线、放热规律与原机理吻合很好,在模拟反应重要物质、自由基的摩尔分数变化过程,生物柴油的燃烧特点上与原机理比较接近,为生物柴油三维模拟燃烧提供一种可行的途径。     

柴油/乙醇燃料发动机缸内燃烧过程的数值模拟

为了研究柴油/乙醇燃料的缸内燃烧过程和污染物生成过程,采用正庚烷、多环芳香烃和NOX生成的化学反应动力学机理表征柴油燃料,柴油简化机理与乙醇简化机理对接后,与三维CFD软件-KIVA进行耦合计算.结果表明,模拟得到的缸内压力曲线与实验值吻合良好;乙醇较高的汽化潜热值使得缸内燃烧温度有所降低,可减少NOX排放;乙醇可以有效提高缸内油-气混合的均匀程度,其含氧特性增加了缸内的氧浓度,使碳烟粒子与氧的碰撞机会增大,抑制了碳烟形成.     

氧浓度对正庚烷扩散火焰中碳烟理化特性的影响

通过搭建同轴层流扩散燃烧实验台架,进行了氧浓度对正庚烷/甲苯火焰碳烟颗粒理化特性的影响研究,采用拉曼光谱仪(Raman)和热重分析仪(TGA)进行了碳烟颗粒的石墨化程度及氧化反应活性分析。结果表明:在层流反扩散火焰中,氧气浓度增加可使得碳烟颗粒生长进程加快,石墨化程度增加,反应活性降低;相同氧气浓度下,在正庚烷/甲苯中掺混10%聚甲氧基二甲醚可使碳烟颗粒石墨化程度降低,反应活性升高。     

温度分层均质压燃发动机燃烧和排放数值模拟

通过修改SENKIN程序,建立起一个有质量交换和缸壁传热的9区化学反应动力学模型.以SKLE正庚烷简化模型作为燃烧反应动力学机理,利用该模型计算了发动机的主要燃烧参数和排放物含量.结果表明,该多区模型能够准确地模拟温度分层均质压燃发动机的燃烧和排放特性.在温度分层均质压燃发动机中,外核心区、壁面边界层和缝隙是CO和HC的主要来源.其中,在外核心区产生CO和HC是由于壁面边界层和缝隙内的未燃混合气在膨胀过程中流入该区被部分氧化或没有被继续氧化.NO_x主要来源于高温的内核心区.要同时获得高效燃烧和超低排放,应适当提高壁面温度.     

CNG发动机等离子助燃数值模拟

文章针对CNG发动机仍存在较难控制燃烧相位和极限工况下燃烧不理想等问题,重点研究等离子体强化发动机的燃烧过程。利用CHEMKIN软件多区模型,基于详细的化学反应机理GRI-MECH 3.0,探究不同等离子体和添加臭氧对甲烷燃烧过程的影响规律。结果表明:等离子体可有效缩短点火延迟时间,自由基O的助燃效果更明显,0.5%O浓度条件下,可使点火延迟时间提前12.4°CA,燃烧最高温度上升182.01K,增加自由基浓度对燃烧反应的影响不大。此外,添加臭氧可使燃烧过程中自由基O的生成使反应提前,且随着臭氧浓度的增大强化作用增强,但增强幅度逐渐降低。     

天然气HCCI发动机燃烧和排放的CFD研究

利用耦合详细化学反应机理的CFD软件FLUENT对天然气HCC I发动机的燃烧和排放物的生成过程进行了模拟计算,计算的缸内压力和温度与实验值有较好的一致性。计算结果表明,狭缝是缸内碳氢(HC)和一氧化碳(CO)排放的主要来源。HC主要由燃料本身组成;CO和甲醛有相似的生成及分布规律。天然气HCC I稀薄燃烧可以得到极低的NOx排放。     

生物柴油芳香烃类污染物的生成与分析

芳香烃是碳烟生成的重要前躯体物质,采用活性炭吸附管、玻璃纤维滤纸、XAD-2吸附管等对芳香烃类污染物进行了采集,运用色谱技术进行分离测定,考察了柴油机燃烧生物柴油时,不同工况下的芳香烃类污染物排放规律。构筑了包含PAHs生成过程的生物柴油化学反应动力学机理,分析了激波管燃烧条件下,过量空气系数、温度和压力对芳香烃生成的影响。研究结果表明,柴油机燃烧生物柴油时,排气中单环芳香烃的平均质量浓度远高于多环芳香烃。随着负荷的增加,排气中的芳香烃均呈先降后升的趋势,气相PAHs的质量浓度均高于颗粒相PAHs,颗粒相PAHs的质量浓度随着负荷的增加呈下降趋势,生物柴油燃烧产生的多环芳香烃中,三环菲的质量浓度最高;激波管燃烧条件下,生物柴油燃烧产生的多环芳香烃各组分按照峰值浓度的大小依次为萘、菲、芘,随着过量空气系数的提高,反应中间产物h、oh自由基增加,PAHs易被氧化为芳烃基或小分子芳香烃。随着初始温度的提高,反应始点提前,芳香烃各组分的峰值浓度出现在燃烧温度急剧上升的时刻;随着初始压力的提高,萘、菲的峰值浓度下降,四环芘的峰值浓度随着初始压力的提高而上升。     

增压流化床燃气——蒸汽联合循环发电（PFBC—CC）

PFBC- CC是增压流化床联合循环(Pressurized Flu-idized Bed Combus-tion Combined Cy-cle)的英文缩写词 ,它是一种高效率、低污染的新型洁净煤发电技术。PFBC- CC的重要特点是燃烧与脱硫效率高。在压力为10～ 16个大气压的燃烧室中 ,空气和加入的煤进行激烈的燃烧反应 ,床温控制在85 0～ 90 0℃范围内。燃烧生成的 SO2 与加入流化床内的石灰石 (或白云石 )反应生成 Ca SO4,达到脱硫效果。该反应过程能除去烟气中 90 %以上的 SO2 。同时 ,由于床内燃烧温度较低 ,只有燃料中的氮转化成 NOx,空气中的氮很少转化生成NOx。因此 ,NO…     

油茶果壳连续热解挥发物多级冷凝生物油燃烧特性

通过自主设计多级冷凝器对油茶果壳在500℃热解挥发物冷凝获得的生物油进行燃烧特性实验研究,实现了在冷凝过程中对生物油的粗分离,各级生物油的含水率得到了明显的降低,且热值显著提高。通过热重实验对生物油进行燃烧过程和燃烧特性分析可知:生物油的燃烧共分为4个阶段:第1阶段为生物油水分和低沸点组分的蒸发;第2阶段为中质组分的蒸发;第3阶段为重质组分的裂解反应,生成焦炭和气体;第4阶段为焦炭剧烈燃烧。第1级和第3级收集到的生物油可燃性能、燃尽性能和综合燃烧性能比较好,第2级生物油的3个性能最差。     

棉秆切碎器的浮动夹持喂入机构设计

针对棉秆切碎收获机械介绍了一种新型带自调节、夹紧和主动输入功能的喂入机构。同时,对其结构组成、工作原理和关键部件参数设计分别进行了详述,并验算了最大通过量,分析了几种改变切碎长度的方法。实践表明,该机构还可适用于其它硬质冠状秸秆切碎前的强制喂入,具有结构简单、稳定性好、使用维修方便以及使用寿命长等特点。     

低温等离子体技术净化柴油机尾气NO_x的化学反应动力学模拟研究

基于化学反应动力学的基本理论建立化学反应动力学模型,以深入研究利用低温等离子体技术降低柴油机尾气中NOx排放过程中的反应机理。文中以Matlab软件作为辅助工具求解微分方程组,进行计算机模拟,并在试验系统上进行验证,模拟结果与试验结果比较吻合,由此证明所建立的模型基本可靠,最后还得出一些有用的结论。     

小区玉米收获机摘穗装置的设计

为解决小区玉米摘穗时果穗损失率高、籽粒破碎高率等问题,研制了一种摘穗装置。该装置采用可调式板式摘穗机构,利用摘穗板仿形及表面喷塑处理,能够大大降低育种玉米割台摘穗过程中的果穗损失率和籽粒破碎率。室内台架试验和田间试验结果表明:该摘穗装置的果穗损失率为1.22%,籽粒破碎率为0.86%,与其他同类装置相比果穗损失率和籽粒破碎率分别降低了18%和21%。该研究为小区玉米收获割台的优化提供了有益的借鉴和理论支撑。     

双锥式滚子水果输送翻转机构的研究

设计了一种能实现准球形水果自动单列输送并均匀翻转的机构，分析了水果尺寸与连续采集两幅图像时间间隔内水果转角量之间的关系，并在对双锥式滚子输送翻转机构中的水果进行受力分析和运动分析的基础上，指出输送和翻转机构参数的选择原则和结构设计中应注意的问题。     

万吨级反渗透海水淡化高压泵的优化设计

结合反渗透海水淡化高压泵的能耗状况,合理选择了万吨级反渗透海水淡化高压泵的泵型,提出了一种轴向吸入节段式高压多级泵的新型结构型式.在已有高效水力模型的基础上,对影响效率的几个关键水力尺寸进行不同的优化组合,设计了6种叶轮模型和2种导叶模型,组合成6组水力模型.应用CFD方法对6组水力模型进行了性能预测,挑选出2组效率高（预测）的水力模型制作成2台单级模型泵进行试验研究.2组水力模型试验表明,泵的流量、扬程满足高压泵的要求,其中最优模型的效率达到了79.72%.     

自动顶-夹式蔬菜穴盘苗取苗装置设计与试验

为了提高蔬菜穴盘苗移栽机的作业效率,设计了一种钵苗体底部先顶出后夹取式自动取苗装置。根据该装置工作特点及取苗农艺要求,对其关键部件进行设计分析,并建立了运动学模型。以理论模型为基础,采用Visual Studio软件开发了取苗装置动作时序分析程序,完成了参数优化。室内试验表明:针对3种不同基质含水率的番茄穴盘苗,该装置能够实现140株/min的取苗速度,成功率超过95%;基质含水率在32.79%时,取苗成功率较高。     

连续复式茶叶理条机优化设计与试验

针对绿茶加工杀青理条复式工序中,因茶叶理条动力学机理不明而导致成条效果不理想的问题,研究茶叶在连续复式理条机锅槽内茶叶与锅槽连续碰撞规律,建立茶叶在锅槽内滚动、抛撒、碰撞3个阶段的动力学模型,确定连续复式茶叶理条机的成条机理。根据茶叶在锅槽内的运动成形规律,优化斜U形锅槽,并利用Rocky Dem建立热固耦合下茶叶-锅槽相互作用的仿真模型,通过对茶叶平均速度及受力进行分析,确定了锅槽往复运动速率、锅槽挡板角度和锅槽与水平面夹角的最优工作参数。在最优参数确定的基础上,采用三因素三水平正交试验,确定实际工况下的最优参数组合,试验结果表明,当锅槽挡板角度为114.1°、锅槽往复运动速率为190.9 r/min、锅槽与水平面夹角为3.2°时,成条率为85.89%,碎茶率为1.70%,满足理条农艺要求。验证试验表明,在该最优结构与作业参数组合下,成条率、碎茶率分别为84.26%、1.79%,与优化结果相对误差在5%以内,表明优化结果的可靠性与精度。该研究可为茶叶理条成形机理与理条机关键参数优化提供参考。     

考虑不可凝结气体的空化流模型及数值模拟

以均相流假设为基础建立了一种基于输运方程的空化流模型,该模型在质量传输方程中不仅考虑了蒸发和凝结的机理,而且考虑了不可凝结气体的影响.采用RNG k-ε湍流模型,并引入与混合密度相关的修正函数对湍流涡黏性系数进行修正.应用文中的空化流模型,对NA-CA66翼型进行了定常空化流动数值模拟,翼型吸力面的压力系数分布曲线与试验结果吻合很好.在此基础上,进一步研究了模型中不可凝结气体质量分数以及不同进口湍动能和湍流耗散率对空泡形成和发展的影响,确定了模型中不可凝结气体质量分数、进口湍动能和湍流耗散率的合理取值.应用空化流模型对非定常空化流动进行了数值模拟,数值模拟结果清晰地反映了翼型表面空化云的初生、成长、脱落和溃灭的全过程,并指出反向射流是引起空化云脱落的重要原因.非定常计算得到的斯特劳哈数与试验相吻合,进一步验证了该模型在空化流数值计算中的可靠性.     

短程射流共点交汇对撞阀设计与破碎能力检测

现有的射流阀均未对水力空化进行合理规划、有效控制和高效利用,存在破碎能量级低、能量构成欠合理、能量分散、能效低、废能占比高、对硬韧性物料破碎能力差等问题。为了提升高压射流破碎中的破碎能量级和密度,减少无效能产出,提出了一种短程射流共点交汇对撞阀结构方案及其水力空化效应机制。利用CFD进行了流场模拟,依据模拟结果配置了短程射流共点交汇对撞阀的几何和运行参数,通过捕集羟自由基和电镜成像检测了水力空化强化效果和对微晶纤维素的破碎效果,检测结果表明：与直孔阀相比,短程射流共点交汇对撞阀的羟自由基捕获量提高41%,无效动能减少60%～80%,可使微晶纤维壳层破碎并能剥离出直径约15nm的微原纤。短程射流共点交汇对撞破碎明显提升了溃灭冲击能,可作为硬韧性生物材料超微细化的有效方法。